HZB幾個小組自2015年以來一直在密集地研究過氧化物半導體和硅技術(shù),以及將兩者結(jié)合成創(chuàng)新的串聯(lián)太陽能電池。2020年1月,HZB已經(jīng)實現(xiàn)了過氧化物硅串聯(lián)太陽能電池的29.15%的記錄,并在《科學》雜志上發(fā)表了這項工作。然后,在2020年圣誕節(jié)前,牛津光伏公司能夠宣布29.52%的認證效率。從那時起,創(chuàng)造新紀錄的激動人心的競賽一直在進行。在HZB的HySPRINT實驗室從事過氧化物薄膜研究的Steve Albrecht解釋說:"30%的效率就像是這種迷人的新技術(shù)的一個心理門檻,它可能在不久的將來徹底改變光伏產(chǎn)業(yè)。"硅技術(shù)組組長Bernd Stannowski補充說。"我想特別強調(diào)HZB的不同小組和研究所之間的良好合作。這就是為什么我們能夠完全在HZB開發(fā)這些新的串聯(lián)太陽能電池并再次獲得世界紀錄的原因。"
過氧化物硅串聯(lián)電池是基于兩項創(chuàng)新。一個納米紋理的正面(左)和一個帶有電介質(zhì)反射器的背面(右)。
最近的研發(fā)重點是硅異質(zhì)結(jié)底部電池的光學改進。增加了一個納米紋理的正面和一個電介質(zhì)的背面反射器?,F(xiàn)在得到了弗勞恩霍夫ISE CalLab的正式確認。新型過氧化物硅串聯(lián)太陽能電池獲得了獨立認證,效率拿下了29.80%的世界紀錄。在這項新工作中,Philipp Tockhorn博士(Albrecht小組)和博士生Johannes Sutter(Becker小組)研究了不同界面的納米結(jié)構(gòu)如何影響串聯(lián)太陽能電池的性能,串聯(lián)太陽能電池由硅太陽能電池上的過氧化物太陽能電池組成。首先,他們用計算機模擬計算了有和沒有納米結(jié)構(gòu)的不同幾何形狀的過氧化物和硅子電池的光電流密度。然后他們生產(chǎn)了具有不同紋理的過氧化物硅串聯(lián)太陽能電池。即使是一側(cè)的納米紋理也能改善光的吸收,與平坦的參照物相比,能夠?qū)崿F(xiàn)更高的光電流。而納米紋理還讓串聯(lián)太陽能電池的電子質(zhì)量略有改善,并使過氧化物層的成膜效果更好。
研究團隊對串聯(lián)太陽能電池的背面也進行了改進,該電池旨在將紅外光反射到硅吸收器中。通過使用電介質(zhì)反射器,能夠更有效地利用這部分太陽光,從而產(chǎn)生更高的光電流。
這些結(jié)果為進一步改進鋪平了道路。模擬結(jié)果表明,通過對兩側(cè)的吸收層進行納米結(jié)構(gòu)化,可以進一步提高性能。研究人員相信,很快就可以實現(xiàn)遠超過30%的效率。
比賽依然正在進行。
原標題:新的世界紀錄:下一代串聯(lián)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率接近30%